Иванов В.Е. Прохождение электронных и протонно-водородных пучков в атмосфере Земли. Апатиты, 2001.

Прохождение электронных и протонно-водородных пучков в атмосфере Земли Глава 5 ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОХОЖДЕНИЯ ПОТОКОВ АВРОРАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ В ОДНОРОДНЫХ ГАЗАХ И В АТМОСФЕРЕ ЗЕМЛИ §.1. Интегральные характеристики переноса потоков авроральных электронов К основным интегральным характеристикам переноса электронов в газах относятся функции пространственного распределения выделившейся энергии, интегральные длины пробегов потока электронов и интегральные альбедо-потоки. Рассмотрим бесконечное пространство, заполненное однородным газом, Поместим в него источник мононаправленных и моноэнергетичных электронов. Систему координат выберем таким образом, чтобы ее начало находилось в источнике частиц, а направление оси Z совпадало с начальным направлением электронов. Обозначим через W {r,z,Е0), где r=-Jx2 + у 2 , энергию, выделившуюся в единице объема в точке (x,y,z) при прохождении потока электронов через поглотитель. Функцию fV(r,z,E0), выраженную в электрон-вольтах на кубический сантиметр, можно представить в виде произведения трех сомножителей: fV (r,z,E0 )= p lV (z,E o)Rz (r.Eo), (5Л) эо W(z, Е0)= р - ' 2%\W (г, z, E0)rdr \ О где * , М о ) = ас 2п jw (r ,z ,E 0)rdr iV{r,z,Eoy р - плотность газа. W(z,E) будем называть продольной функцией распределения выделившейся энергии, Rz(r,Eo) - радиальной функцией распределения. Приведенное представление W (r,z,E0) наиболее удобно при исследовании прохождения авроральных электронов в верхних слоях атмосферы Земли. Атмосферу в достаточно хорошем приближении можно считать плоскослоистой средой, пронизанной магнитным полем. При этом магнитные силовые линии в полярных областях почти нормальны к поверхностям равных концентраций составляющих атмосферы. Направляющее действие магнитного поля обеспечивает азимутальную симметрию задачи независимо от вида начального углового распределения электронов. Кроме того, присутствие магнитного поля дает гарантию, что пучок электронов останется внутри цилиндра, осью которого является магнитная силовая линия, проходящая через источник электронов, а радиус в несколько раз больше ларморовского, по крайней мере, пока гирочастота значительно превышает частоту соударений электронов с нейтральными частицами. Результаты расчетов, представленные ниже в разделе 5.3.1, показали, что масштабы радиального расплывания электронного пучка не превышают десятков метров. В силу этого, по крайней мере для естественных электронных высыпаний, ответственных за дуги и полосы полярных сияний, можно полагать, что электронный пучок движется внутри фиксированного цилиндра, а радиальная функция распределения R /r.E J равна константе. Следовательно, для определения выделившейся в единице объема энергии W (r,z,E 0) достаточно знать продольную функцию распределения